Гром и молния

Как появляется молния и гром: краткое описание явления

Искровой разряд

Молния — это гигантский электрический разряд, всегда сопровождающийся яркой вспышкой и звуковыми раскатами — громом. Вспышка молнии редко бывает одиночной, обычно они бывают от 2-3 до нескольких десятков разрядов. Образование этого явления возможно в кучево-дождевых облаках или слоисто-дождевых тучах огромных размеров (до 7 км в высоту). Такие облака и тучи легко выделить среди других по насыщенному темно-синему цвету. 

Молнии могут образовываться:

  1. Внутри одной тучи.
  2. Между соседними наэлектризованными облаками.
  3. Между тучами и поверхностью земли. 

Грозовые облака состоят из пара, который в верхних слоях тучи из-за низкой температуры конденсирован в виде кристалликов льда. Для того чтобы туча стала грозовой, ледяные кристаллы внутри нее должны начать активно двигаться. Этому способствуют потоки теплого воздуха, поднимающиеся с нагретой поверхности. Теплые массы воздуха влекут за собой вверх более мелкие кристаллики льда, которые наталкиваются на более крупные. В результате этого процесса маленькие кристаллы оказываются положительно заряженными, крупные — отрицательно заряженными.

При этом маленькие кристаллики льда концентрируются в верхней части тучи, которая становится положительно заряженной, а большие — в нижней, отрицательно заряженной. Напряженность электрического поля в таком облаке достигает огромных значений: 1 миллион вольт на 1 метр. При соприкосновении противоположно заряженных слоев в местах столкновения ионы и электроны образуют канал, все заряженные частицы устремляются по нему вниз, и образуется мощный электрический разряд — молния. 

Полученный канал раскаляется до 30000 градусов Цельсия и образует яркий свет, который видно доли секунды. После того, как канал образован, грозовая туча начинает разряжаться: за первым ударом молнии следуют два и более разрядов. 

Звук разряда

Через несколько секунд после вспышки молнии возникает гром. Гром — это взрывоподобные колебания воздуха, которые происходят из-за резкого повышения давления вдоль канала, чему способствует разогрев атмосферы до 30000 градусов Цельсия. 

Удар молнии — это своего рода взрыв, который вызывает ударную волну, очень опасную для человека или животного, оказавшегося поблизости. Находясь на отдаленном расстоянии от эпицентра грозы, мы не можем ощутить ударную волну электрического разряда, но хорошо слышим звуковую, которую и называем громом или громовыми раскатами.

Сколько молний возникает ежедневно

Благодаря данным со спутников ученые узнали, что в каждую секунду на Земле происходит 44 ± 5 ударов молнии. То есть за сутки случается более 3,5 миллионов разрядов, а их количество в год составляет порядка 1,4 миллиарда. При этом около 25% ударяют в землю и примерно 75% вспыхивают среди облаков.

Снеговая гроза

Зимняя гроза – редчайшее явление, при котором вместо дождя идет снег или ледяная крупка. Возникновение грозы во время снегопада обусловлено сырой и ветреной погодой. Во время зимней стихии может выпасть 5 – 10 см твердых осадков за час.

Термин снеговая или зимняя гроза чаще всего используется в иностранной литературе, а в России метеорологи говорят о грозе со снегом.

Молния зимой – довольно редкое явление:

Гроза – привычное, но непредсказуемое и опасное явление. Частота ее повторяемости в теплый период с каждым годом возрастает, что связано с глобальными климатическими преобразованиями. Синоптики по довольно четким атмосферным признакам определяют наступление грозы, но вычислить, куда ударят молнии, невозможно. Поэтому ежегодно в новостях доводится слышать о жертвах стихии.

Молния

Молнией называют электрический разряд, который сопровождается сильной вспышкой света. Явление можно наблюдать во время грозы. Появление молнии часто сопровождается громом – звуковой волной, которая происходит от повышения давления на пути электрического разряда.

Молнии бывают внутриоблачные и наземные. Последние представляют угрозу для людей. Молния движется к поверхности ступенями, каждая из которых – несколько метров, со скоростью до 50 тысяч километров в секунду. Предметы, выступающие над землей, выбрасывают ответный стример, который позволяет остановить разрушительную мощь заряда. Именно так работают молниеотводы.

По данным американского исследования потерь от ударов молний в 1959-1994 годах, мужчины намного чаще становились жертвами этого атмосферного явления:

  • 84% смертельных случаев пришлись на мужчин;
  • 82% случаев с травмами пришлись на мужчин.

Как отметили в прессе, либо тестостерон притягивает молнии, либо мужчины в четыре раза чаще размахивают в воздухе металлическими предметами.

То же исследование отметило, что общее число смертей от поражения молниями за вторую половину XX века уменьшилось. Это связывают почти в равной мере с двумя факторами:

  • Ставшая более совершенной система прогноза погоды.
  • Развитие медицины и средств сообщения.

За период 1959-1994 годов в США от ударов молний погибло 3 239 человек, а 9 818 — получили травмы. Авторы исследования отметили, что, в среднем, один из пяти погибших скончался на месте. Часть остальных смертей связана с тем, что врачи не знали, как лечить человека, пережившего удар молнией.

Разновидности молний

На Земле существует несколько разновидностей молний. 

  1. Наземные (составляют всего около 25% от общего количества).
  2. Внутриоблачные (самое распространенное явление).
  3. Молнии, образующиеся в высших слоях атмосферы, которые можно увидеть только при помощи специальных приборов.
  4. Вулканические.
  5. Огни святого Эльма.
  6. Шаровые.

К наземным относятся:

Линейная. Частый вид, образование которого мы как раз и приводили выше, описывая разряд между небом и землей. Молния представляет собой изогнутую линию с ответвлениями, один конец которой находится в небе, другой — на поверхности земли. 

Молния «земля-облако» образуется, когда разряд попадает в объект, расположенный на большой высоте. Высокие предметы накапливают электростатический заряд и тем самым приманивают молнии.

Ленточная. Интересный редкий вид молнии, который представляет собой ряд одинаковых каналов, находящихся на небольшом расстоянии и параллельных друг другу. Ученые считают, что причиной данного явления выступает сильный ветер, который значительно расширяет каналы.

Пунктирная или жемчужная. Очень редкий вид, который представляет собой не сплошной разряд, а линию, состоящую из частых промежутков, похожих на пунктиры. Ученые предполагают, что такой эффект возможен по причине быстрого остывания некоторых участков молнии. 

Шторовая. В отличие от других видов возникает над облаками. Внешне выглядит эффектно — как сеть разрядов. При ней можно слышать негромкий гул. Такую молнию впервые сфотографировали только в 1994 году.

Внутриоблачные или межоблачные электрические разряды бывают 2-х видов:

«Облако-облако». Самый распространенный вид молний, когда оба концы электрического разряда находятся в небе. Это происходит потому, что соседние облака имеют разные заряды и пробивают друга друга. Такой вид молнии не опасен для человека, так как не достигает поверхности земли.

Горизонтальная. Напоминает собой молнию «облако-земля», но при этом не достигает земли. Вспышки по небу распространяются в разные стороны, выглядит такой разряд очень эффектно и считается чрезвычайно мощным. 

Вспышки, которые образуются на высоте 40 км и выше от поверхности земли, делятся на:

Спрайты. Привычные нам электрические разряды образуются на высоте порядка 16 км. Спрайты же возникают гораздо выше, от 50 до 130 км над землей. Это вспышки холодной плазмы, которые бьют из облаков вверх. Они образуются группами при сильной грозе и появляются спустя несколько секунд после мощной молнии. Обладают следующими параметрами: средняя длина вспышки составляет 60 км, длительность — до 100 миллисекунд, диаметр — до 100 км.

Эльфы. Представляют собой масштабные разряды в виде конусов со слабым красным светом. Их диаметр около 400 км. Возникают в верхних частях грозовых облаков. Их высота составляет 100 км, длительность — 3 миллисекунды.

Джеты. Вспышки с синим свечением и трубчато-конусной формой. В высоту достигают 40-70 км. Длятся чуть дольше эльфов.

Необычными видами электрических разрядов считаются:

Вулканическая. Такой вид образуется при извержении вулкана. Связано это со столкновением электрических зарядов, которые несут в себе пепел и магма.

Огни Святого Эльма. Это разряды, возникающие на острых концах высоких объектов (вершины скал, мачты судов, деревья, башни и т.п.). Возникают по причине высокой напряженности электрического поля во время грозы летом или метели зимой.

Шаровая. Этот вид электрического разряда представляет собой шарообразный сгусток плазмы диаметром 10-20 см, который свободно перемещается по воздуху, имеет непредсказуемую траекторию движения и способен взрываться. С уверенностью можно говорить о том, что это самый интересный и малоизученный вид молний.

Шаровая молния

Шаровая молния — едва ли не самое загадочное природное явление на нашей планете.

И хотя, по статистике, с шаровой молнией встречается только каждый 10-тысячный житель Земли, никто до сих пор толком не знает, что же она из себя представляет — как образуется, из чего состоит, по каким законам «живет». Ученые теряются в догадках, ведь воспроизвести шаровую молнию в лабораторных условиях до сих пор не удавалось, а значит, и изучать ее приходится лишь со слов очевидцев, которые порой рассказывают такие фантастические вещи, в которые и поверить-то трудно…

Шаровая молния — одно из наиболее таинственных явлений на планете

В архивах есть свидетельства, к примеру, того, что шаровая молния сжигала на человеке нижнее белье, оставляя целой верхнюю одежду, двигалась против ураганного ветра, сплавляла монеты в кошельке в общий слиток, оставляя кошелек невредимым, «воровала» с пальцев кольца.

В других случаях она тянула за собой людей, поднимая их в воздух, оставляла после взрыва на теле пострадавших изображения близлежащих предметов: листьев, насекомых, деревьев, гор и даже собственного лица жертвы. Что тут правда, а что вымыслы — сказать трудно.

Вот еще один поразительный случай, который, без сомнения, вызовет в научных кругах скептические отзывы. На Медведицкой гряде (граница Волгоградской и Саратовской областей России) 11 ноября 1990 г. шаровая молния в мгновение ока испепелила сидевшего на камне пастуха Бисена Мамаева, превратив его в черную мумию, но оставив невредимой одежду.

Шаровая молния на железнодорожном переезде

Любопытно, что шаровые молнии не всегда ведут себя так разрушительно. Иногда они абсолютно безобидны и не причиняют людям никакого вреда, даже коснувшись их тела. А в дом или салон летящего самолета могут пробраться, ничего вокруг не повредив, — прямо сквозь стекло или обшивку.

Вот одно из подобных свидетельств.

«В тот июльский вечер 1956 г. была жуткая гроза. После удара молнии где-то поблизости раздался сильный треск и из заслонки вытяжной трубы прямо над моей головой выплыл и «присел» на подушку огненно-красный шарик диаметром 20-25 см. Он переместился с подушки на шерстяное одеяло, под которым я замер, затаив дыхание, и повис над кроватью. Тепла я не чувствовал. Мать, увидев его, бросилась «тушить», молотя по нему голыми руками. Шар от первого же удара рассыпался на несколько мелких шариков, которые она тут же разбила руками. Никаких ожогов у нее не было, правда, где-то неделю пальцы не слушались. А вот на одеяле мы обнаружили выгоревшее пятно 5-7 см диаметром» (М. Я. Базаров, г. Курск).

Этим людям удивительно повезло! При встрече с шаровой молнией ни в коем случае нельзя к ней прикасаться. В безобидном светящемся шарике может таиться огромная разрушительная сила.

Природа молнии. Описание

Внутри грозового облака находятся миллионы ледяных кристаллов, которые сталкиваются друг с другом, эти постоянные столкновения вызывают разделение электрических зарядов. Таким образом, положительные заряды, представленные протонами, размещаются в верхней части облака. В свою очередь, отрицательные заряды, то есть электроны, движутся к основанию кластера.

Но когда дело доходит до электромагнитных полярностей, вы должны помнить, что противоположности притягиваются, и в то время как в облаках отрицательные заряды располагаются в их нижних частях, на земле также постоянно накапливаются электромагнитные заряды.

На земле положительно заряженные протоны концентрируются практически во всем, это могут быть горы, деревья и даже люди.

Поскольку воздух не является хорошим проводником электричества, накопление зарядов должно быть очень большим, чтобы электрическое поле было достаточно сильным для образования молнии. Когда это происходит, между облаком и поверхностью начинает формироваться канал ионизированного воздуха.

Заряды взаимно притягиваются друг к другу до тех пор, пока путь не замкнется и между поверхностью и облаком не произойдет быстрый обмен зарядами. Металлические и заостренные элементы, если они соединены с землей, накапливают больше заряда и поэтому становятся предпочтительными точками удара молнии.

Хотя тоже часто бывает и так, что молния бьет от тучи к туче. Другими словами, вместо того, чтобы их заряды взаимодействовали с земной поверхностью, они взаимодействуют между теми же скоплениями облачных образований.

Почему звучит гром?

Гром — это акустический эффект молнии, возникающий из-за того, что нагрев от молнии вызывает волну ультразвукового давления.

Когда воздух вдоль канала молнии нагревается до таких высоких температур, он быстро расширяется и сжимается, вызывая знакомый раскат грома. Буквально можно сказать, что молния разрывает воздух на своем пути.

Может ли молния ударить, если не грянет гром?

Ответ в том, что это невозможно, гром — это прямое следствие молнии. Если мы видим молнию, но не слышим грома, то только потому, что разряд находится очень далеко.

Может ли молния ударить, если не идет дождь?

Хотя удары молнии часто связаны с грозами, которые приносят дождь, может случиться так, что дождя не будет, а будет гроза без осадков. Это явление, известное как сухая буря, возникает из-за того, что дожди не обильны и испаряются, не достигнув земли.

Иногда сухие бури несут в себе опасность для людей, находящихся на открытом воздухе, поскольку дождя нет, они могут не принять во внимание опасность ударов молнии. В этом смысле следует отметить, что многие из смертей, вызванных ударами молнии, происходят до прихода грозы, сопровождаемой дождем, или когда дождь прекратился, опять же потому, что они считают, что они вне опасности

Они также представляют большую опасность лесных пожаров.

Ионосфера

Что такое молния, откуда берется она, выяснили. Теперь немного о процессах, сохраняющих заряд Земли.

Ученые выяснили, что заряд Земли в общем невелик и составляет всего лишь 500 000 кулонов (как у 2 автомобильных аккумуляторов). Тогда куда исчезает тот отрицательный заряд, которые переносится молниями ближе к поверхности Земли?

Обычно в ясную погоду Земля потихоньку разряжается (постоянно между ионосферой и поверхностью Земли проходит слабый ток через всю атмосферу). Хоть и воздух считается изолятором, в нем есть небольшая доля ионов, которая позволяет существовать току в объёме всей атмосферы. Благодаря этому, хоть и медленно, но отрицательный заряд переносится с земной поверхности на высоту. Поэтому и объем суммарного заряда Земли всегда сохраняется неизменным.

На сегодня самым распространенным мнением является то, что молния шаровая представляет собой особый вид заряда в форме шара, причем существующий довольно продолжительное время и перемещающийся по непредсказуемой траектории.

Единой теории возникновения этого явления на сегодня нет. Существует много гипотез, но пока ни одна не получила признания в среде ученых.

Обычно, как свидетельствуют очевидцы, возникает в грозу или в шторм. Но имеются и случаи её возникновения и в солнечную погоду. Чаще она порождается обычной молнией, иногда возникает и спускается с облаков, а реже появляется неожиданно в воздухе или даже может выйти из какого-то предмета (столб, дерево).

Как развивается молния

Когда бушует гроза, молния, гром сопровождают ее беспрестанно. Чаще всего искра происходит из отрицательно заряженной тучи. Она развивается постепенно.

Сначала из тучи по каналу, направленному к земле, течет небольшой поток электронов. В этом месте тучи скапливаются электроны, двигающиеся с большой скоростью. Благодаря этому электроны сталкиваются с атомами воздуха и разбивают их. Получаются отдельные ядра, а также электроны. Последние также устремляются к земле. Пока они движутся по каналу, все первичные и вторичные электроны снова расщепляют стоящие у них на пути атомы воздуха на ядра и электроны.

Весь процесс похож на лавину. Он двигается по нарастающей. Воздух разогревается, его проводимость увеличивается.

Все сильнее электричество из тучи стекается к земле со скоростью 100 км/с. В этот момент молния пробивает себе канал к земле. По этой дороге, проложенной лидером, электричество начинает течь еще быстрее. Происходит разряд, имеющий огромную силу. Достигая своего пика, разряд уменьшается. Канал, разогретый таким мощным током, светится. И в небе становится видно молнию. Протекает такой разряд недолго.

После первого разряда часто следует второй по проложенному каналу.

Что такое шаровая молния

Чаще всего молния представляет собой прямую или зигзагообразную линию. Но иногда наблюдается шаровая молния. Она представляет собой светящийся клубок, пролетающий над поверхностью земли и разрывающийся при контакте с твердым предметом. Это явление является малоизученным. Многие даже не верят в существование шаровой молнии. Однако, удивительные истории, описанные в различных историях, доказывают обратное.

Для того, чтобы изучить механизм, ее нужно снять на фото или видео. Но так как явление это крайне редкое, то никому не удается поймать момент. Ученым приходится довольствоваться рассказами очевидцев. В отличие от обычной молнии, вспышка от которой длится доли секунды, шаровая может находиться в воздухе от нескольких секунд до минуты.

Опасность грозы

Гроза сегодня по–прежнему остается в ряду самых опасных для человек природных явлений. Люди сейчас редко думают, что гром – это внешнее проявление гнева Божьего, а молнии – это стрелы, которые господь мечет с небес. Но по-прежнему молния может убить людей, животных, стать причиной пожара в лесу и в поселениях. Поэтому издревле используют народные средства для защиты от гроз. Самые популярные таковы:

  • Березовые ветви, освященные на Троицу, вставляли под кровлю.
  • В доме держали черных котов и черных собак.
  • Соблюдали строгий пост в «Ильинскую пятницу».
  • Косяки мазали кислым молоком, чтобы молния не подожгла дом.
  • На улицу вывешивали полотенце, которым утирали покойника.
  • Нельзя женщинам ходить с распушенными волосами.
  • Нельзя кушать.
  • Чтоб не пугаться грома народные приметы советуют почаще употреблять в пищу гнилой хлеб.
  • Чтобы не грешить, приметы советуют при раскатах грома не наступать на порог.

Некоторые из приведенных выше поверий связаны с мнением, что грозы начинаются тогда, когда Илья – пророк рыщет по небу в поисках нечисти, чтобы ее уничтожить. Приметы говорят, что нечистые силы прячутся от Ильи, поэтому могут и в женские волосы залезть, и проникнуть в человека, открывающего рот за едой или стоящего на пороге – месте, где соединяются реальный и мистический миры. Народные приметы гласят: гроза зимой – такое же проявление негодования господа, направленное против темных сил и грешников.

Попытки изучения шаровой молнии

От проблем, связанных с изучением шаровой молнии, многие исследователи стараются откреститься, дабы не прослыть научными маргиналами. Ученые же, посвятившие свою исследовательскую деятельность этому явлению, нередко становятся изгоями в научном мире.

Тем не менее изучениями этого загадочного явления имели смелость заниматься такие гениальные ученые, как Н. Тесла, П. Капица, К. Циолковский и многие другие.

«Плазменная лампа» — единственный пока доступный способ понаблюдать за «поведением» ионизированного газа

В США был проведен опрос сотрудников одной из лабораторий компании Union Carbide Nuclear (Ок-Ридж), а также исследовательского центра NASA. Из 20 тыс. опрошенных в итоге было отобрано около 600 свидетелей, наблюдавших шаровую молнию.

Обработав анкеты NASA, ученые получили данные, что в двух из пяти случаев удар обычной молнии сопровождается появлением шаровых. Диаметр последних нередко составляет 20-30 см, хотя описаны случаи наблюдения гигантов диаметром до 100 м! Однако чаще всего встречаются шаровые молнии диаметром несколько сантиметров. По мнению некоторых ученых, шаровые молнии образуются в тех случаях, когда лидер линейной молнии так и не добрался до земли. Выяснилось также и то, что в двух из каждых трех случаев шаровая молния возникала из радиоприемников, розеток, телевизоров, батарей отопления, телефонов и даже из гвоздей, забитых в стену — по сути, из металлических проводников.

Американский опрос показал, что в девяти из десяти случаев молния имеет форму шара белого, голубоватого, желтого, оранжевого, зеленоватого или красного цветов (с аурой или без нее). Однако временами ее шарообразность искажают потоки воздуха либо электрические поля: молния приобретает эллипсоидную или грушевидную форму, а временами и вовсе деформируется. Два очевидца наблюдали шаровую молнию кольцеобразной формы.

Интересовались явлением шаровой молнии (равно как и другими загадочными объектами) в прошлом веке и в СССР. Так, Центр по проблемам аномальных аэрокосмических явлений Министерства обороны СССР в 1970-х гг. издал секретную директиву. В ней предписывалось фиксировать наблюдения необычных объектов в особых журналах, сообщая об этом начальству.

Работы по наблюдению и исследованию шаровых молний системно велись до 1991 г. не только военными с применением самой современной техники, но и несколькими научными институтами по их заказу. В результате обработки полученного материала ученые даже смогли выделить области, наиболее «любимые» шаровыми молниями. Это Карелия, Воронежская область, отдельные районы Подмосковья, Алтай и Прибалтика, а также печально известная Медведицкая гряда. Последняя находится в Волгоградской области и считается вторым регионом в мире (после Малайзии), где наиболее часто наблюдаются шаровые молнии и прочие аномальные явления.

Поделиться ссылкой

Что такое молния?

Молния – это электрический разряд. Но откуда же он берется? А все начинается с облаков. С поверхности земли испаряется влага, которая поднимается вверх в виде капелек. “Стая” таких капелек собирается на определенной высоте и становится видна с земли в виде облака (в одном облаке просто невероятное количество капель). К облакам постоянно присоединяются новые капли, а старые могут отрываться от них. Если их присоединяется больше, чем отрывается, то облако растет. Размер облака по вертикали может достигать нескольких километров (расстояние от земли до нижней части облака примерно 0.5 – 2 км). В облаках температура может быть ниже нуля градусов по Цельсию, поэтому капельки замерзают и становятся льдинками. Эти льдинки находятся в постоянном движении, поэтому очень часто сталкиваются друг с другом. В результате этих столкновений одни капли/льдинки заряжаются положительно (они более легкие, поэтому поднимаются вверх), а другие отрицательно (они более тяжелые, поэтому скапливаются в нижней части облака).

При этом процессе нижняя часть облака заряжается отрицательно, а верхняя – положительно. При этом такое облако уже имеет большие размеры и становится грозовым. Нужно понимать, что не каждое облако становиться грозовым, так как этот процесс занимает длительное время, и нужно, чтобы сложились благоприятные условия (чтобы облако не распалось раньше, чем оно накопит достаточный заряд и наберет достаточную массу).

Теперь вернемся к молнии. Если два таких грозовых облака подходят на достаточно близкое расстояние (да еще одно подходит отрицательной стороной, а другое – положительной), заряженные частицы (электроны и ионы) начинают проскакивать через воздушную прослойку между двумя облаками (ведь плюс и минус, как мы знаем, должны притягиваться). Даже воздушная прослойка не может их остановить, настолько большие заряды у облаков!

Обычно первые частицы являются “полководцами”, так как они прокладывают канал между облаками, по которому сразу же устремляются миллиарды других заряженных частиц.

В этот момент мы и видим молнию!

Часто случается такое, что молния бьет прямо в землю. В этом случае сама земля выступает в качестве скопления положительного заряда, а остальное происходит как описано выше.

Оцените статью
Карусель
Добавить комментарий